Øye mot yttergrense

Hva skjer når solvinden møter den tynne gassen som fyller tomrommet mellom stjernene i Melkeveien? NASA-satellitten IBEX skal undersøke yttergrensen av vårt solsystem.

Denne artikkelen er over ti år gammel og kan inneholde utdatert informasjon.

Interstellar Boundary Explorer (IBEX).
Interstellar Boundary Explorer (IBEX).

Hvis vi kunne reise utover i verdensrommet og se den lille boblen som er vårt solsystem, heliosfæren, utenfra, hvordan ville den se ut?

Som en kule? Som ett egg? Som en buklete ball?

Det er det foreløpig ingen som vet. Men snart får vi kanskje svar.

IBEX (Interstellar Boundary Explorer) ble skutt opp i bane rundt jorden søndag 19. oktober.

Satellitten skal telle en spesiell type gasspartikler som kommer fra solsystemets yttergrense, og vil gi forskerne ny forståelse av hva som foregår der ute.

I solvinden

Inne i heliosfæreboblen vår er det solvinden som fyller tomrommet mellom planetene.
Solvinden er en elektrisk ladet gass som kommer fra sola og blåser utover i solsystemet, med solens magnetfelt på slep.

Når solvinden passerer jorda, fyker den forbi omtrent 700 ganger fortere enn en geværkule. Det vil si at farten i gjennomsnitt er rundt 400 kilometer i sekundet.

Den varme, tette gassen i solatmosfæren danner et høyttrykk i verdensrommet, og den kalde, tynne gassen mellom stjernene i melkeveien er et lavtrykk.

Akkurat som her på jorda, blåser det altså en vind mellom høytrykket og lavtrykket.

En illustrasjon av heliosfærens ”anatomi” og grensene mellom de forskjellige områdene. Skalaen er ikke korrekt, og formen på endesjokket svarer heller ikke nødvendigvis til virkeligheten, da vi ikke vet noe om hvordan de ser ut. Kanskje IBEX kan gi oss svar?
En illustrasjon av heliosfærens ”anatomi” og grensene mellom de forskjellige områdene. Skalaen er ikke korrekt, og formen på endesjokket svarer heller ikke nødvendigvis til virkeligheten, da vi ikke vet noe om hvordan de ser ut. Kanskje IBEX kan gi oss svar?

Sjokkartet oppbremsing

Når solvinden så har blåst seg ut forbi alle planetene, og enda litt lenger, må den til slutt ”krasje” med hydrogengassen som fyller rommet mellom stjernene i melkeveien, og som kalles den interstellare gassen.

Nøyaktig hva som skjer der de to gassene møtes vet vi lite om. IBEX-satellitten skal kartlegge denne ukjente sonen.

Forskerne har lenge trodd at solvinden blir bremset opp der ute ved at det danner seg et sjokk: Gassen blir samtidig kraftig bremset og varmet opp over en veldig kort avstand.

Et dagligdags eksempel på sjokkdannelse er det som skjer i oppvaskkummen når vi åpner krana på fullt og lar vannet strømme ned i bunnen av kummen.

Vi ser da at vannstrålen spres og vannet skyter av gårde langs bunnen av kummen et stykke, før det danner seg en slags ”vegg”. Utenfor denne veggen, som altså er en sjokkfront, flyter vannet rolig.

Voyager var der først

I 2004 gjorde Voyager 1-sonden en del målinger som tydet på at den hadde passert en slik sjokkfront. Forskerne som jobber med å analysere data fra sonden ble enige om at det måtte være det såkalte endesjokket (”termination shock”).

Hvis vi beveger oss enda lenger ut, forbi sjokkfronten, kommer vi til heliopausen. Heliopausen er selve yttergrensen for vårt solsystem. Utenfor heliopausen er det gassen mellom stjernene - den interstellare gassen - som dominerer.

Illustrasjonen viser solas nabolag med de nærmeste stjernene. Den røde kula i midten av bildet er heliosfæren. Innstikksbildet viser hvordan heliosfærens bevegelse i det interstellare mediet lager et kjølvann, omtrent som fra en båt. Bildet er ikke i riktig skala.
Illustrasjonen viser solas nabolag med de nærmeste stjernene. Den røde kula i midten av bildet er heliosfæren. Innstikksbildet viser hvordan heliosfærens bevegelse i det interstellare mediet lager et kjølvann, omtrent som fra en båt. Bildet er ikke i riktig skala.

Selv om målingene fra Voyager 1 er viktige, gir de likevel bare et bilde av endesjokket på ett spesielt sted og tidspunkt. De sier ikke noe om hvordan heliosfære-boblen vår ser ut i stor skala, og i forskjellige retninger.

Det er dette IBEX-satellitten skal forsøke å finne ut av, ved å måle en type solvindpartikler med en helt spesiell historie. De kalles energetiske nøytrale atomer, ENA.

Protoner mot strømmen

ENA’er har en gang vært vanlige solvindpartikler, elektrisk ladede hydrogenkjerner eller protoner. Noen av protonene i solvinden blir bremset så kraftig over endesjokket at de ender opp med å bevege seg motsatt vei, altså tilbake mot solen.

Enda noen få av disse igjen er så heldige å dumpe borti et hydrogenatom fra rommet mellom stjernene som har klart å lure seg inn gjennom heliopausen og inn i solvinden.

Så stjeler solvindprotonet elektronet til det interstellare hydrogenatomet, og blir elektrisk nøytralt.

Da blir det ikke lenger påvirket av solas magnetfelt, og kan fyke videre innover mot solen uten å ense det ”skjoldet” som ville stanset det dersom det fremdeles var ladet.

Slike hydrogenatomer skal IBEX fange og telle. Ved å sammenligne dataene fra IBEX med avanserte teoretiske modeller for heliosfæren, kan forskerne gi oss ny kunnskap om hvordan heliosfæreboblen vår egentlig ser ut.

Lenke:

IBEX nettside
NASAs IBEX-side

Referanse:

Gruntman, Mike; Roelof, Edmond C.; Mitchell, Donald G.; Fahr, Hans J.; Funsten, Herbert O.; McComas, David J., “Energetic neutral atom imaging of the heliospheric boundary region”, Journal of Geophysical Research, Volume 106, Issue A8, p. 15767-15782
 

Powered by Labrador CMS